[发明专利]基于高时频遥感影像序列的新建水库自动识别方法

说明书

本发明提供基于高时频遥感影像序列的新建水库自动识别方法。利用时间序列分析算法对短重访周期遥感影像反演的归一化水体指数(NDWI)时间序列进行分解与断点探测，并根据时间序列分析结果所揭示的断点前后趋势特征，在时间和空间上定位水库修建/蓄水活动的计算机自动化方法，有效实现了对新建水库/人工湖的空间位置提取、水域空间范围勾画及水库修建/蓄水时间识别。该方法可采用免费获取的高重访周期遥感影像和中高空间分辨率影像，扩展了方法的适用范围，为建立高效的大尺度新修水库编目及流域水库蓄、放水信息参数化提供了重要技术方法支撑。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及一种基于高时频影像序列的新建水库自动识别方法。

背景技术

水库是在山川的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后，可起到防洪、灌溉、养鱼、供水、动力等作用，但也会对包括气候、水质、生物等的自然环境造成一定的影响，甚至可能引起一些地质灾害，如水库渗漏、库岸滑坡、水库诱发地震等(徐礼华和刘素梅，2007)，而相关部门及单位对于新建水库的时空信息公开依然存在滞后现象，所以新建水库的时空信息往往难以及时获取，这就大大影响了水文评估的准确性和流域调控的科学性。因此，设计一种针对新建水库时空信息实现自动监测的方法，对于科学研究与政府决策具有重要意义。

新建水库提取主要是指在较大空间范围内进行新建水库的空间位置、空间范围和修建时间的提取，主要服务于水文、环境等领域的研究及政府水利、环境等部门的决策。高精度的新建水库时空信息，可辅助相关研究人员更深入地了解研究区域的水文变化，更深入地把握研究区的水文特征，从而为科学研究提供必要支持。高效、准确地监测新建水库的时空信息，对于政府各级水利部门，可辅助流域水文人工干预与调控决策，从而实现水资源的合理利用与合理分配；对于政府各级环境保护部门，可辅助环境监察与环境保护工作的开展；其他相关政府部门亦可从中获得相关必要辅助信息，为决策提供科学支撑。现有技术主要集中在水库修建工程技术以及水库建成后水库区域、水位、库容估算等方面，对于水库新建的情况，除了向相关部门、单位查询相关资料外，目前并没有能够实现大范围新建水库识别的方法；而相关部门或单位对于水库修建活动的资料公开时间往往相对滞后，并且目前不存在类似方法可以实现低成本、高精度、大范围的水库修建活动即时监测，这使得水文和环境领域的研究难以获得水库新建信息，相关研究难以及时顺利开展，而形成了不必要的障碍。

遥感技术具有大面积同步观测、强时效性、数据综合性与可比性、获取信息的手段多、信息量大和高经济与社会效益的特点，可服务于生产研究的各个方面。目前已经积累了相当长时间跨度的遥感影像资料，相关的地物提取与分析方法也十分完善；时间序列分析方法，作为一种能够在海量数据中提取出关键信息的方法，可以从多年累积的遥感影像中提取出地物变化的关键信息；BFAST算法，作为一种不限传感器和遥感地物指数的时间序列分析方法，可以从多年累积的海量遥感数据中分解出趋势信息和季节信息(即趋势组分与季节组分)，同时分别探测出趋势组分和季节组分中可能存在的突变点(即断点)(Verbesselt et al.,2010)。目前，BFAST算法已被广泛应用于植被变化监测(Rogier etal.,2012；刘宝柱等，2016)。基于BFAST时间序列分析算法的泛用性特点，可以考虑应用BFAST算法对遥感影像水体指数时间序列进行时间序列分解与断点探测，并基于结构组分与断点信息，提取出水库修建信息。随着数据获取能力、计算机分析能力的不断增强，区域尺度和全球尺度的水库修建与调蓄活动影响研究日益增加，相关的研究成果也与全球变化、生态系统紧密联系，在此背景下，对新建水库空间位置、空间范围与修建时间的提取方法的研究，可为区域水文与环境及相关研究提供重要的方法和技术支撑。

参考文献

[1]徐礼华,刘素梅.水库及其环境影响[J].工程力学,2007(S2):33-44+74.